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Patent 2642057 Summary

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Claims and Abstract availability

Any discrepancies in the text and image of the Claims and Abstract are due to differing posting times. Text of the Claims and Abstract are posted:

  • At the time the application is open to public inspection;
  • At the time of issue of the patent (grant).
(12) Patent Application: (11) CA 2642057
(54) English Title: PROCEDE DE SOUDAGE A L`ARC PAR COURT-CIRCUIT AVEC ELECTRODE FUSIBLE
(54) French Title: SHORT CIRCUIT ARC WELDING PROCESS USING A CONSUMABLE ELECTRODE
Status: Deemed Abandoned and Beyond the Period of Reinstatement - Pending Response to Notice of Disregarded Communication
Bibliographic Data
(51) International Patent Classification (IPC):
  • B23K 9/12 (2006.01)
(72) Inventors :
  • CHEVALIER, RICHARD (France)
  • PLOTTIER, GERARD (France)
  • REVEL, OLIVIER (France)
  • GADREY, SEBASTIEN (France)
(73) Owners :
  • AIR LIQUIDE WELDING FRANCE
  • L'AIR LIQUIDE, SOCIETE ANONYME POUR L'ETUDE ET L'EXPLOITATION DES PROCEDES GEORGES CLAUDE
(71) Applicants :
  • AIR LIQUIDE WELDING FRANCE (France)
  • L'AIR LIQUIDE, SOCIETE ANONYME POUR L'ETUDE ET L'EXPLOITATION DES PROCEDES GEORGES CLAUDE (France)
(74) Agent: ROBIC AGENCE PI S.E.C./ROBIC IP AGENCY LP
(74) Associate agent:
(45) Issued:
(22) Filed Date: 2008-10-24
(41) Open to Public Inspection: 2009-05-06
Availability of licence: N/A
Dedicated to the Public: N/A
(25) Language of filing: French

Patent Cooperation Treaty (PCT): No

(30) Application Priority Data:
Application No. Country/Territory Date
07 58825 (France) 2007-11-06

Abstracts

French Abstract


Procédé de soudage à l'arc avec électrode consommable, dans
lequel se succèdent au cours du temps, des cycles de
soudage comprenant chacun une période d'arc et une période
de court-circuit où le métal liquide établit un court--circuit
entre l'extrémité de l'électrode et la ou les
pièces. Chaque cycle comprend les étapes de maintien d'une
intensité d'arc I2 en même temps que le déplacement de
l'électrode consommable vers la pièce ; de diminution de
l'intensité pour atteindre une intensité minimale I1 en
début de court-circuit; de diminution de la vitesse de
déplacement du fil de l'électrode; d'augmentation de
l'intensité au cours de la période de court-circuit pour
atteindre une valeur maximale I4; puis, de diminution de
l'intensité au cours de la période de court-circuit (pour
atteindre une valeur minimale I1.

Claims

Note: Claims are shown in the official language in which they were submitted.


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REVENDICATIONS
1. Procédé de soudage à l'arc mettant en oeuvre une
électrode consommable dont une extrémité est
progressivement fondue par un courant électrique alimentant
l'électrode, dans lequel se succèdent au cours du temps
(t), des cycles de soudage (A-C-A) comprenant chacun une
période d'arc (u a; instants A-C) et une période de court-
circuit (C-A) où le métal liquide établit un court-circuit
(CC) entre l'extrémité fondue de l'électrode et au moins
une pièce à souder, chaque cycle comprenant les étapes de :
a) maintien d'une intensité d'arc I2 pendant une
période (A3 à A4) de la période d'arc (A-C) en même temps
que le déplacement de l'électrode consommable vers la pièce
à souder, à une vitesse V1;
b) diminution de l'intensité pour atteindre une
intensité minimale I1 au début (en C) de la période de
court-circuit avec I1 < I2;
c) diminution de la vitesse de déplacement du fil de
l'électrode consommable pour atteindre une vitesse minimale
V3, avec V3 < V1, au cours d'au moins une partie de la
période de court-circuit (C-A) ;
d) augmentation de l'intensité au cours de la période
de court-circuit (C-A) pour atteindre une valeur maximale
I4, avec I4 .gtoreq. I2 ;
e) puis, subséquemment à l'étape d), diminution de
l'intensité au cours de la période de court-circuit (C-A)
pour atteindre une valeur minimale I1, avec I1 < I2.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce
que la vitesse minimale V3 est sensiblement nulle.

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3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1
ou 2, caractérisé en ce que la vitesse minimale V3 est
conservée au début de la période d'arc (en A).
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé en ce qu'à l'étape d),
l'augmentation de l'intensité (de I1 à I4) au cours de la
période de court-circuit se produit pendant la diminution
de la vitesse de déplacement du fil de l'électrode
consommable (de V1 à V3) de l' étape c).
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé en ce que l'augmentation de
l'intensité (de I1 à I4) au cours de la période de court-
circuit et la diminution de la vitesse de déplacement du
fil jusqu'à la vitesse minimale V3 engendre le détachement
d'au moins une goutte de métal fondu.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé en ce que la valeur d'intensité
maximale 14 est maintenue pendant un palier (C2 à C3) alors
que la vitesse de déplacement du fil de l'électrode
consommable est maintenue à la vitesse minimale V3.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé en ce que la valeur de la tension
est mesurée pour déclencher la baisse d'intensité avant le
rétablissement de l'arc, alors que la vitesse de
déplacement du fil de l'électrode consommable est maintenue
à la vitesse minimale V3.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé en ce que, lors du soudage, on met

19
en oeuvre une protection gazeuse et on réalise le soudage
d'une ou plusieurs pièces métalliques en un métal ou
alliage métallique choisi parmi les aciers au carbone
revêtus ou non, les aciers inoxydables revêtus ou non, et
l'aluminium ou le titane, revêtus ou non.
9. Dispositif de commande de l'alimentation électrique
d'un générateur de soudage à l'arc par transfert de métal
par court-circuit mettant en oeuvre une électrode
consommable, ledit générateur comprenant des moyens
d'alimentation en courant électrique et un circuit de
commande susceptibles de mettre en oeuvre le procédé selon
l'une ou plusieurs quelconque des revendications 1 à 8.
10. Produit de programme d'ordinateur pour un moyen
de traitement de données, le produit de programme
d'ordinateur comprenant une série d'instructions qui, quand
elles sont chargées dans le moyen de traitement de données,
permettent au moyen de traitement de données de mettre en
oeuvre l'une ou plusieurs des étapes d'un procédé selon
l'une des revendications 1 à 8.
11. Support lisible par un ordinateur comprenant une
ou plusieurs séquences d'instructions pour le produit de
programme d'ordinateur selon la revendication précédente.
12. Générateur de courant de soudage MIG/MAG
comprenant des moyens d'alimentation en courant électrique
et un dispositif de commande desdits moyens d'alimentation
électrique selon la revendication 9 et/ou mettant en oeuvre
un produit de programme d'ordinateur selon la revendication
et/ou un support selon la revendication 11.

Description

Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.


CA 02642057 2008-10-24
1
PROCÉDÉ DE SOUDAGE A L'ARC PAR COURT-CIRCUIT
AVEC ÉLECTRODE FUSIBLE
L'invention concerne le domaine du soudage à l'arc
mettant en ceuvre une électrode consommable dans laquelle
circule un courant, et une protection gazeuse du bain de
soudure.
On appelle soudage MIG ou MAG, pour respectivement
Meta1 Inert Gas (soudure de métal sous gaz inerte) et
Metal Active Gas (soudure de métal sous gaz actif), les
techniques de soudage ou de soudo-brasage, à l'arc
électrique avec électrode fusible et gaz de protection,
notamment de tôles, revêtues ou non. Ces techniques de
soudage sont également connues sous l'appellation générale
GMAW pour Gas Metal Arc Welding (pour soudure à
l'arc de métal sous gaz).
Lors de la mise en oeuvre de ces procédés MIG ou MAG,
la chaleur que dégage l'arc électrique provoque la fusion
de l'extrémité du métal d'apport, c'est-à-dire du fil
fusible, et du métal de base, c'est-à-dire du métal ou
alliage métallique constitutif des pièces à souder. Un gaz
ou un mélange de gaz assure habituellement la protection du
bain de fusion, c'est-à-dire du joint de soudage en cours
de formation, contre les contaminations atmosphériques
durant le soudage.
De manière schématique, un dispositif connu pour
réaliser une soudure à l'arc MIG ou MAG comporte des moyens
d'alimentation électrique, un circuit de commande et un fil
métallique ou électrode fusible, positionné au voisinage,

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la
notamment au-dessus, d'une ou plusieurs pièces à souder sur
la ou lesquelles une soudure doit être réalisée.
Des moyens de mesure sont utilisés afin de déterminer
les valeurs du courant (I) circulant dans la (ou les)
pièce(s) à souder et de la tension (U) entre une pièce à
souder et l'électrode. Ces moyens de mesure permettent

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également de commander des moyens d'alimentation en courant
et/ou le circuit de cornmande.
L'électrode consommable est un fil fusible au sein
duquel passe un courant électrique délivré par les moyens
d'alimentation. Le passage du courant est contrôlé par le
circuit de coirunande et perrnet d'échauffer l'extrémité du
fil située en regard des pièces ou du bain de soudure.
Cette extrémité de fil fond, ce qui provoque alors la
formation d'une goutte qui est ensuite déposée sur la ou
les pièces au niveau du plan de joint.
Plus précisément, le transfert de métal depuis
l'électrode vers le bain de soudure se fait selon un mode
de fonctionnement standard connu, appelé transfert par
court-circuit. Ce mode de transfert par court-circuit est
obtenu pour de faibles énergies d'arc, typiquement pour une
intensité de moins de 200 A et une tension de l'ordre de 14
à 20 V, et se caractérise par la formation d'une goutte de
métal fondu au bout du fil venant en contact avec le bain
de métal liquide. Lors du contact, le courant I augmente
rapidement, faisant alors apparaître un pincement ou
striction facilitant le détachement de la goutte de métal
fondu et son passage vers le bain de soudure. Ce phénomène
se répète au fil du temps et donc de la formation du joint
de soudure, à des fréquences de l'ordre de 50 à 200 Hz.
Cette technique de soudage par court-circuit permet de
souder de faible.s épaisseurs, typiquement de moins de 5 mm,
grâce à une grande maîtrise du bain de fusion mais conduit
à un arc court et instable, et à des projections de métal
sur les pièces soudées, ce qui nuit à la qualité.
En outre, il arrive que l'énergie incidente soit trop
élevée causant ainsi des excès de pénétration, voire un
percement de la tôle. On note également que le taur, de
dépôt est relativement faible lorsqu'on souhaite diminuer

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les énergies de soudage et qu'il est très difficile
d'établir un régime d'arc stable avec de faibles
intensités.
Dans certains cas, comme en transfert pulsé où l'arc
est stable, les énergies élevées mises en jeu conduisent à
d'iinportantes déformations de la pièce finale. Ceci résulte
du fonctionnement intrinsèque du transfert pulsé qui est
obtenu grâce à des pics d'intensité très importants de
l'ordre de 450 A entraînant le détachement des gouttes du
fil fusible avant leur contact avec la pièce, mais ce qui
provoque alors des déformations car l'énergie nécessaire au
détachement des gouttes est trop élevée pour la pièce.
Diverses méthodes ont été proposées afin de tenter de
mieux contrôler le courant et notamment de limiter les
projections se produisant lors de la rupture du col.
Ainsi, il a été proposé un premier procédé de soudage
appelé procédé de soudage CSC ou CSC-MIG , où CSC
signifie Controlled Short Circuiting , pour court-
circuit contrôlée.
Ce procédé CSC, notamment illustré dans le document
EP-A-1384546, met en oeuvre un mouvement alternatif, c'est à
dire de va-et-vient mécanique, du dévidage du fil
constituant l'électrode consommable de manière à diminuer
l'énergie à l'allumage de l'arc et donc les projections de
métal. Cependant, ce procédé n'est pas idéal car limité par
une faible fréquence de transfert et nécessite de maintenir
un mode de transfert par court-circuit. En outre, comme la
fréquence de transfert est relativement basse, c'est-à-dire
que les périodes de transfert sont relativement longues,
les gouttes qui se forment sont grosses, ce qui engendre
des difficultés de soudage des tôles fines. Ainsi, en
pratique, il n'est pas envisageable d'obtenir des soudures
de bonne qualité sur des tôles d'épaisseurs inférieure à

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4
0.8 mm avec le procédé CSC. On note également qu'un
dispositif permettant de rnettre en ceuvre un procédé CSC est
relativement compliqué et onéreux, notamment du fait qu'il
faut prévoir des moyens pour appliquer une vitesse négative
au fil de l'électrode consommable.
Il a été proposé par ailleurs un autre procédé de
soudage, appelé procédé de soudage STT pour Surface
Tension Transfert ou transfert par tension de surface.
Ce procédé STT, notamment illustré par le document
FR-A-2666261, met en aeuvre une impulsion d'intensité qui
est générée avant que l'arc ne se rallume, donc pendant la
période de court-circuit, afin d'amorcer la striction du
pont de métal liquide, tout en évitant de réamorcer l'arc
sous forte intensité.
Bien qu'avantageux car il permet de gérer assez
précisément l'énergie pour détacher une goutte de métal, ce
procédé conduit fréquemment à des projections non désirées
s'il est mal contrôlé. En outre, sa mise en uvre est
compliquée et nécessite un réglage précis de nombreux
paramètres, ce qui limite sa plage de réglage et
d'utilisation.
Le but de la présente invention est de remédier aux
inconvénients précités pour les procédés GMAW, CSC et STT
tout en conservant la capacité de contrôler le transfert
par court circuit.
En d'autres termes, un problème qui se pose est de
proposer un procédé de soudage à l'arc mettant en ceuvre une
électrode consommable dans laquelle circule un courant
électrique permettant d'obtenir des périodes de transfert
courts et d'éviter les projections de métal de manière à
améliorer la qualité du soudage.
Une solution selon l'invention est alors uti procédé de
soudage à l'arc mettant en ceuvre une électrode consommable

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dont une extrémité est progressivement fondue par un
courant électrique alimentant l'électrode, dans lequel se
succèdent au cours du temps (t), des cycles de soudage (A-
C-A) comprenant chacun une période d'arc (ua; instants A-C)
5 et une période de court-circuit (C-A) où le métal liquide
établit un court-circuit (CC) entre l'extrémité fondue de
l'électrode et au moins une pièce à souder, chaque cycle
comprenant les étapes de
a) maintien d'une intensité d'arc 12 pendant une
période (A3 à A4) de la période d'arc (A-C) en même temps
que le déplacement de l'électrode consommable vers la pièce
à souder, à une vitesse Vi, de préférence sensiblement
constante V1 ;
b) diminution de l'intensité pour atteindre une
intensité minimale I1 au début (en C) de la période de
court-circuit avec Ii < 12;
c) diminution de la vitesse de déplacement du fil de
l'électrode consommable pour atteindre une vitesse minimale
V3, avec V3 < V1, au cours d'au moins une partie de la
période de court-circuit (C-A) ;
d) augmentation de l'intensité au cours de la période
de court-circuit (C-A) pour atteindre une valeur maximale
14, avec 14 Z I2 ;
e) puis, subséquemment à l'étape d), diminution de
l'intensité au cours de la période de court-circuit (C-A)
pour atteindre une valeur minimale I1r avec I. < I2.
Grâce à l'augmentation de l'intensité et dans le même
temps à la diminution de la vitesse de déplacement du fil
de l'électrode consommable au cours de la période de court-
circuit, il est possible tout à la fois d'avoir des
périodes de court-circuit relativement courtes, notamment
de durées inférieures à celles obtenues avec un procédé CSC
car on ne retire pas mécaniquement le fil du bain de

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soudure. Ainsi, on peut assurer un transfert rapide et bien
contrôlé de la goutte de métal fondu, évitant de générer
des projections. En d'autres termes, durant les étapes d)
et e), il se produit uii pic de courant durant une partie de
la période de court-circuit qui permet de détacher les
gouttes de métal pendant les courts-circuits, par la
combinaison de l'effet de la décélération du fil, et
l'effet de l'impulsion de courant dans le même temps.
Plus précisément, lors du court-circuit, la tension
chute naturellement car la différence de potentiel est
nulle. A ce moment, on commande une hausse de l'intensité
pendant un temps déterrniné à travers le système de commande
électronique d'acquisition/régulation du générateur de
soudage et, de la même façon, le générateur de soudage
commande au moteur du dévidoir de stopper le dévidage du
fil. La goutte transfert alors, c'est à dire se détache,
par capillarité aidé par la hausse d'intensité et l'arrêt
du fil. L'arc se rétablit ensuite à faible courant commandé
par le générateur de soudage qui, après un temps donné,
commande une intensité permettant de former une goutte de
métal liquide pour le prochain court-circuit. Le
générateur, pendant cette même période, commande le moteur
du dévidoir pour qu'il dévide le fil jusqu'au prochain
court circuit.
Selon différents modes de réalisation, l'invention
peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques
suivantes :
- la vitesse minimale V3 est sensiblement nulle, c'est-
à-dire nulle (V3=0) ou quasi-nulle (V3 très proche de 0).
- la vitesse minirnale V3 est conservée au début de la
période d'arc (en A),
- à l'étape d), l'augmentation de l'intensité (de I1 à
Iq) au cours de la période de court-circuit se produit

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pendant la diminutioiz de la vitesse de déplacement du fil
de l'électrode consommable (de V1 à V3) de l'étape c),
- l' augmentation de l'intensité (de I1 à 14) au cours
de la période de court-circuit et la diminution de la
vitesse de déplacement du fil jusqu'à la vitesse minimale
V3 (de préférence V3=0) engendre le détachement d'au moins
une goutte de métal fondu de l'extrémité fondue de
l'électrode,
- la valeur d'intensité maximale 14 est maintenue
pendant un palier (C2 à C3) alors que la vitesse de
déplacement du fil de l'électrode consommable est maintenue
à la vitesse minimale V3,
- la valeur de la tension est mesurée pour déclencher la
baisse d'intensité avant le rétablissement de l'arc, alors
que la vitesse de déplacement du fil de l'électrode
consommable est maintenue à la vitesse minimale V3,
- lors du soudage, on met en ceuvre une protection
gazeuse et on réalise le soudage d'une ou plusieurs pièces
métalliques en un métal ou alliage métallique choisi parmi
les aciers au carbone revêtus ou non, les aciers
inoxydables revêtus ou non, et l'aluminium ou le titane,
revêtus ou non.
L'invention vise également un dispositif de commande
de l'alimentation électrique d'un générateur de soudage à
l'arc par transfert de métal par court-circuit mettant en
uvre une électrode consommable, ledit générateur
comprenant des moyens d'alimentation en courant électrique
et un circuit de commande susceptibles de mettre en oeuvre
le procédé ci-dessus.
L'invention porte également sur un produit de
programme d'ordinateur pour un moyen de traitement de
données, le produit de programme d'ordinateur comprenant
une série d'instructions qui, quand elles sont chargées

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dans le moyen de traitement de données, permettent au nloyen
de traitement de données de mettre en ceuvre l'une ou
plusieurs des étapes du procédé ci-dessus.
L'invention vise également un support lisible par un
ordinateur comprenant une ou plusieurs séquences
d'instructions pour le produit de programme d'ordinateur
ci-dessus.
L'invention porte également sur un générateur de
courant de soudage 14IG/MAG comprenant des moyens
d'alimentation en courant électrique et un dispositif de
commande desdits moyens d'alimentation électrique selon le
dispositif ci-dessus et/ou mettant en oeuvre le produit de
programme d'ordinateur ci-dessus et/ou le support
comprenant les séquences d'instructions ci-dessus.
L'invention sera décrite ci-après plus en détails en
références aux figures illustratives annexées qui
représentent respectivement les cycles d'intensité, de
tension et de vitesse du fil au cours du temps (t en
abscisses) obtenus .
- pour les figures la à lc, lors de la mise en ceuvre
d'un procédé de soudage CSC selon l'art antérieur,
- pour les figures 2a à 2c, lors de la mise en ceuvre
d'un procédé de soudage STT selon l'art antérieur, et
- pour les figures 3a à 3c, lors de la mise en ceuvre
d'un procédé de soudage selon la présente invention.
Plus précisément, chaque série de figures la à lc, 2a
à 2c, et 3a à 3c représente l'évolution de l'intensité (I),
de la tension (U) et de la vitesse du fil (Vf) en fonction
de la même échelle du temps (t) en abscisses pour les
procédés CSC, STT et selon l'invention, respectivement. Il
est toutefois à noter que les échelles de temps (t) de
chaque série de schérnas ne sont pas nécessairement
comparables entre elles.

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Par ailleurs, il va de soi qu'une période de court-
circuit (CC) suivie d'une période d'arc est répétée autant
de fois que nécessaire pour effectuer le soudage désiré,
c'est-à-dire la totalité du joint de soudure.
Sur toutes les figures 1, 2 et 3, une période de
transfert se déroule sensiblement entre les instants A et A
suivant et les périodes de court-circuit (CC) entre les
instants C et A.
Les figures la à lc illustrent la succession des
variations des principaux paramètres en fonction du temps
t, pour un procédé CSC selon l'art antérieur, en
particulier la variation de l'intensité I du courant
circulant dans la pièce (Fig. la), de la tension u entre la
(ou les) pièce(s) à souder et l'électrode consommable (Fig.
lb), de la vitesse de déplacement Vf du fil-électrode
consorrsnable (Fig. lc).
On appelle cycle de transfert , une succession
d'étapes entre le dépôt de deux gouttes de métal
successives. Comme mentionné ci-dessus et de manière
générale, le dépôt d'une goutte de métal s'effectue à la
fin d'un court-circuit.
Sur la figure lb on voit que la tension ua (tension
d'arc) est sensiblement constante et non nulle entre les
instants A et C et sensiblement égale à O entre les
instants C et A qui correspondent à la période de temps
pendant laquelle s'effectue le court-circuit.
Comme représenté en figure la, l'intensité I. est
faible entre les instants C et A, et maintenue faible
jusqu'à A1. Elle augmente alors pour atteindre une valeur
12, ce qui entraîne la fonte du fil électrode, puis
redescend avant l'instant C suivant.
En outre, comme illustré en figure lc, le fil est
animé d'un mouvement mécanique alternatif d'avance/recul.

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Sa vitesse varie d'une vitesse V1 sensiblement constante,
diminue pour s'annuler puis atteindre une vitesse négative
V2, perrnettatit de déposer la goutte dans le bain de soudage
de manière mécanique.
5 Ensuite, après un palier de remontée, la vitesse
redevient positive pour à nouveau atteindre la vitesse V1.
Selon le procédé CSC, la valeur absolue de V2 est du
mênle ordre de grandeur que celle de V1. La diminution de la
vitesse est commandée par le début de la phase de court-
10 circuit pour atteindre la vitesse négative V2 avant la fin
de la phase de court-circuit.
En résumé, le procédé CSC permet, par un mouvement
alternatif du dévidage du fil, de diminuer l'énergie à
l'allumage de l'arc ainsi que de supprimer les projections
de métal.
Cependant, ce procédé est limité, notamment en termes
de taux de dépôt, c'est à dire de volume de métal du fil
électrode déposé, du fait de l'obligation de rester dans le
mode de transfert par court-circuit et de la relativement
faible fréquence de transfert, comme expliqué ci-avant.
Les figures 2a à 2c illustrent, de manière identique
aux figures la à lc, la succession des variations des
principaux paramètres en fonction du temps t, pour un
procédé STT selon l'art antérieur.
Selon le procédé de soudage STT, la vitesse V1 du fil
de l'électrode consommable (voir figure 2c) est constante
et sensiblement égale à celle selon un procédé GMAW
standard.
Comme montré en figure 2a, la particularité du procédé
STT porte essentiellement sur la présence d'une pulsation
d'intensité I, pendant la période de court-circuit entre
les instants A et C, qui permet d'atteindre une valeur
d'intensité 13 supérieure à l'intensité en période d'arc

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12. Pour ce faire, un moyen de détection spécifique envoie
une pulsation d'intensité juste avant le rallumage de l'arc
afin d'amorcer la striction du pont de métal liquide formé
entre l'électrode fusible et le bain de soudure et ce, dans
le but d'éviter les projections provoquées par un
réamorçage de l'arc sous forte intensité.
En outre, comme visible sur la figure 2b, la tension u
varie de manière analogue à celle du procédé CSC.
Cependant, ce procédé STT est de mise en uvre
compliquée et nécessite un réglage précis de nombreux
paramètres, comme susmentionné.
Les figures 3a à 3b illustrent, de manière identique
aux figures précédentes, la succession des variations des
principaux paramètres en fonction du temps t, pour un
procédé selon la présente invention.
Comme pour les autres procédés, le procédé de soudage
à l'arc selon l'invention comprend des cycles de soudage
qui se succèdent au fil du temps (t) comprenant chacun un
régime ou période d'arc (tension ua entre instants A et C)
et un régime ou période de court-circuit (tension nulle
entre instants A et C) où le métal liquide établit le
court-circuit (CC) entre l'électrode consommable et une (ou
plusieurs) pièce à souder.
Toutefois, selon le procédé de l'invention, on
maintient une intensité d'arc 12 pendant une période (A3 à
A4) du régime d'arc en même temps qu'on effectue le
déplacement du fil vers la pièce, à une vitesse
sensiblement constante V1, de manière à obtenir une goutte
de métal en fusion au bout de l'électrode fusible.
Ensuite, on opère une diminution de l'intensité
(depuis 12) pour atteindre (instant A5) une intensité
rninirnale I1 au début de la période de court-circuit
(instant C) et ce, dans le but d'éviter les projections au

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12
départ du court-circuit (CC) qui sont habituellement
provoquées par des instabilités cle transfert du métal en
fusion du fait d'une intensité trop importante.
On procède, en outre, co.nme montré en figure 3c, à une
diminution de la vitesse de déplacement du fil (depuis V1)
pour atteindre une vitesse minimale V3, inférieure à V1 au
cours de la période de court-circuit (CC) afin d'initier ou
d'améliorer la striction du pont liquide ou col entre le
fil d'apport et le bain de soudage.
Comme montré en figure 3a, on réalise alors une
augmentation de l'intensité du courant au cours de la
période de court-circuit CC (entre les instants C et A)
pour atteindre une valeur maximale 14, supérieure ou égale
à l'intensité d'arc 12, de préférence Iq>Iz, ce qui permet
de provoquer la striction du pont liquide ou col entre le
fil d'apport et le bain de soudage, qui s'achève du fait
des tensions de surface du bain de soudage.
Enfin, on opère une diminution de l'intensité (depuis
14) au cours de la période de court-circuit pour atteindre
(en A) une valeur minimale I1 inférieure à l'intensité
d'arc 12, concluant ainsi un cycle de transfert de métal
sous une intensité faible et supprimant, de ce fait, les
instabilités de transfert du métal en fusion lors du
réamorçag'e de l'arc en début de cycle suivant.
Dit autrement, le pic d'intensité 14 très bref associé
à une chute de. courant rapide I1 permet le réamorçage de
l'arc à basse intensité supprimant alors toutes les
projections caractéristiques de cette phase.
En outre, l'arrêt du fil pendant la phase de court-
circuit (CC), visible en figure 3c, permet la diminution du
pic d'intensité par rapport à un système où le fil continue
à être dévidé pendant cette phase, comme c'est le cas avec
le procédé STT par exemple.

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13
D'ailleurs, avec le procédé STT, le fonctionnement
classique du pic d'intensité peut nécessiter l'utilisatiorl
d'une détection spécifique sur la tension afin de
localiser, pendant le court-circuit, la striction du métal
d'apport et pouvoir alors faire chuter l'intensité avant le
réarnorçage de l'arc. Cette détection est rendue complexe du
fait que le fil continu à avancer pendant la phase de
court-circuit.
Or, ce problème n'existe pas avec le procédé de
l'invention car l'arrêt du fil (Vf nulle) pendant la phase
de court-circuit facilite la détection de la striction du
métal d'apport.
De plus, un fonctionnement classique du pic
d'intensité, comme avec le procédé STT, connaît des
limitations en termes d'intensité maximale de
fonctionnement du fait des instabilités causées lorsque
l'on applique une vitesse de dévidage élevée (donc une
intensité moyenne élevée) pendant la phase de court-
circuit.
Or, là encore, ces effets négatifs n'existent pas avec
le procédé de l'invention du fait de l'arrêt du fil pendant
le court-circuit, ce qui permet de repousser les limites en
intensité.
La valeur d'intensité 14 pendant la période de court-
circuit est représerltée sur la figure 3 supérieure à la
valeur d'intensité 12 intervenant pendant la période cl'arc.
Toutefois, des essais ont rnontré que ces valeurs peuvent
être sensiblement du rnême ordre de grandeur et dépendent
essentiellement de l'énergie nécessaire à initier le
détachement cle la goutte de métal fondu qui varient suivarit
les matériaux souclés.
En d'autres termes, selon le procédé de l'invention,
il n'est pas nécessaire d' augrnenter très significativernent

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l'intensité 14 au-delà de l'intensité 12, à la différence
du procédé STT où l'intensité 13 est en général très
significativement supérieure à l'intensité 12 (voir figure
2a). Ceci est dû à l'apport d'inertie engendré par le
ralentissement de la vitesse de dévidage du fil pendant le
court circuit.
A noter que, comme visible sur la figure 3b, la
tension u dans le procédé de l' invention varie de manière
analogue à celle des procédés CSC et STT.
A titre purement d'exemples, la mise en ceuvre d'un
procédé selon l'invention peut se faire dans les conditions
suivantes :
I1 de 5 à 100 A
12 de 50 à 200 A
14 de 100 à 300 A
Durée A à C de 5 à 20 ms
Durée C à A de 2 à 7 ms
Durée de CC de 7 à 27 ms
Ua de 5 à 30 V
- la vitesse V1 de déplacement du fil pendant la
période d'arc est de l'ordre de 15 à 40 m/min, et
- la vitesse minimale V3 de déplacement du fil est de
l'ordre de plus ou moins 1 m/min.
Exemple
Le procédé de soudage selon la présente invention a
été mis en uvre avec succès et a permis le soudage, l'une
avec l'autre, de deux tôles de 0,6 mm d'épaisseur jointes
bout à bout, à une vitesse de soudage de l'ordre de 2,5
m/min.
Le gaz de protection utilisé était un mélange gazeux
d'argon et de C02 commercialisé sous la dénomination Atal 5
par AIR LIQUIDE.
Les conditions de soudage étaient

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- Il = 40 A ; 12 = 130 A ; 14 = 250 A ; Vl = lOm/min
V3 = 0 in/min ; Ua = 20 V.
- matériau : P 265 GH, acier noir, A42.
Le cordon de soudure obtenu était de bonne qualité,
5 présentant une bonne coinpacité et une absence de porosité,
avec très peu de déformation des tôles.
Obtenir de tels résultats est particulièrement
surprenant lorsqu'on sait que les limites du procédé CSC se
situent au soudage de tôles d'épaisseur minimale de l'ordre
10 de 0, 8 à 1 mm, et que les vitesses de soudage pouvant être
atteintes ne dépassent pas 1 à 1,5 m/min.
On note en outre que le dispositif permettant de
mettre en ceuvre la présente invention peut être simplifié
par rapport à celui d'un dispositif avec mouvement
15 alternatif du fil car on peut s'affranchir de rnoyens
permettant d'imposer une vitesse négative au fil de
l'électrode consommable.
Le dispositif est composé notamment
- d'un générateur de soudage pouvant commander et
réguler les paramètres électriques de soudage ainsi que les
moteurs de dévidage, de récupérer le gaz de soudage et le
transmettre en temps voulu au faisceau ;
- d'un système de dévidage de fil électrode permettant
d'amener ce fil de la bobine ou du fut dans lequel il est
stocké à la torche cie soudage.
- d'un faisceau de torche permettant la transmission
des inforrnations du moteur de déviciage au générateur de
soudage et inversement, rnais aussi d'assurer le transfert
du gaz et de l'électricité du générateur de souclage à la
torche.
- d'une torche cle soudage assurant une protection
gazeuse nécessaire à la bonne exécution de la soudure,

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transmettant l'électricité au fil fusible tout en le
guidant.
L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation
exemplifiés et doit être interprétée de façon non
limitative et englobant tout inode de réalisation
équivalent.

Representative Drawing
A single figure which represents the drawing illustrating the invention.
Administrative Status

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Inactive: IPC assigned 2009-09-16
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Inactive: First IPC assigned 2009-04-07
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Letter Sent 2009-02-17
Inactive: Office letter 2009-02-17
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Filing Requirements Determined Compliant 2008-11-25
Application Received - Regular National 2008-11-25

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MF (application, 3rd anniv.) - standard 03 2011-10-24 2011-09-23
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OLIVIER REVEL
RICHARD CHEVALIER
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Description 
Date
(yyyy-mm-dd) 
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Description 2008-10-24 17 600
Abstract 2008-10-24 1 21
Drawings 2008-10-24 3 25
Claims 2008-10-24 3 104
Representative drawing 2009-04-08 1 4
Cover Page 2009-05-05 1 38
Filing Certificate (French) 2008-11-25 1 158
Courtesy - Certificate of registration (related document(s)) 2009-02-17 1 104
Reminder of maintenance fee due 2010-06-28 1 113
Courtesy - Abandonment Letter (Maintenance Fee) 2012-12-19 1 174
Reminder - Request for Examination 2013-06-26 1 118
Correspondence 2009-02-17 1 16
Correspondence 2010-08-10 1 46